(57)【要約】【課題】冷却を改善し、製造が比較的容易で、再構成画像のボケ及びアーティファクトを最小限にするＸ線管透過窓冷却装置及び方法を提供する。【解決手段】Ｘ線管（１８）用のＸ線管透過窓冷却アセンブリ（１１）を提供する。冷却アセンブリは、Ｘ線管透過窓（１０４）に結合されており第一のクーラント回路（１１２）を有する電子収集器本体（１１０）を含んでいる。クーラント回路は、クーラント入口（１１４）とクーラント出口（１２２）とを含んでいる。クーラント出口（１２２）はクーラントをＸ線管透過窓表面（１５２）に向けてＸ線管透過窓に衝突させてＸ線管透過窓を冷却する。クーラントは反射面（１４６）から反射してＸ線管透過窓に衝突してＸ線管透過窓を冷却する。このＸ線管（１８）を動作させる方法も提供する。【選択図】        図１
2005135908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管（１８）用のＸ線管透過窓冷却アセンブリ（１１）であって、該アセンブリ（１１）は、
Ｘ線管透過窓（１０２）に結合されており第一のクーラント回路（１１２）を有する電子収集器本体（１１０）を備えており、前記第一のクーラント回路（１１２）は、
クーラント入口（１１４）と、クーラントをＸ線管透過窓表面（１５２）に向けて前記Ｘ線管透過窓（１０２）に衝突させて該Ｘ線管透過窓（１０２）を冷却するクーラント出口（１２２）とを備えている、Ｘ線管透過窓冷却アセンブリ（１１）。
【請求項２】
前記クーラント出口（１２２）は、クーラントを前記Ｘ線管透過窓（１０２）に向ける際に、前記クーラントを前記Ｘ線管透過窓表面（１５２）に対向して位置する前記Ｘ線管（１８）上の反射面（１４６）に向けて、前記クーラントを前記反射面（１４６）から反射させて、前記クーラントを前記Ｘ線管透過窓表面（１５２）に衝突させる、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記反射面（１４６）はＸ線管ケーシングの内側側面である、請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記電子収集器本体（１１０）はフィン・ポケット（１１８）をさらに含んでいる、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項５】
クーラント流を前記Ｘ線管透過窓表面（１５２）に向けて横断させる補助クーラント噴射口（１６８）を備えた第二のクーラント回路（１６６）をさらに含んでいる請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記電子収集器本体（１１０）はオイル側と真空側とを含んでおり、前記オイル側は前記クーラント入口（１１４）及び前記クーラント出口（１２２）を含んでいる、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記電子収集器本体（１１０）に結合されており、前記Ｘ線管透過窓（１０２）に衝突させて該Ｘ線管透過窓（１０２）を冷却するように前記反射面（１４６）にクーラントを向けるガイド（１６０）をさらに含んでいる請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項８】
ハウジング・ユニット（５２）と、
該ハウジング・ユニット（５２）内に結合されており電子ビーム（９０）を発生するカソード（８４）と、
前記ハウジング・ユニット（５２）内に結合されており、前記電子ビーム（９０）を受光して、Ｘ線管透過窓（１０２）を通過する方向に向けられたＸ線を発生するアノード（８０）と、
Ｘ線管透過窓冷却アセンブリ（１１）と、
を備えたＸ線管（１８）であって、前記Ｘ線管透過窓冷却アセンブリ（１１）は、
前記Ｘ線管透過窓（１０２）に結合されており第一のクーラント回路（１１２）を有する電子収集器本体（１１０）を備えており、前記第一のクーラント回路（１１２）は、
クーラント入口（１１４）と、クーラントをＸ線管透過窓表面（１５２）に対向して位置する当該Ｘ線管（１８）上の反射面（１４６）に向けて、前記Ｘ線管透過窓（１０２）に衝突させて該Ｘ線管透過窓（１０２）を冷却するように前記クーラントを前記反射面（１４６）から反射させるクーラント出口（１２２）とを備えている、Ｘ線管（１８）。
【請求項９】
前記Ｘ線管透過窓冷却アセンブリ（１１）は前記カソード（８４）と前記アノード（８０）との間に介設されている、請求項８に記載のＸ線管（１８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、電子ビーム発生装置内の熱エネルギ管理系に関する。さらに具体的には、本発明は、Ｘ線管透過窓を冷却するアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線イメージング・システムの走査能力を高める試みは絶えず為されている。特に、計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムでこのことが言える。顧客は高電力レベルでさらに長時間の走査を実行する能力を求めている。高電力レベルでの走査時間を長時間化すると、医師は従来のＣＴイメージング・システムで数分間掛かっていたＣＴ画像の収集及び構成を数秒間程度で行なうことができるようになる。撮像速度を高めると撮像能力は向上するが、ＣＴイメージング・システムの機能に対する新たな制約及び要件も生ずる。
【０００３】
ＣＴイメージング・システムは典型的には、３６０°画像を作成するために様々な速度で回転するガントリを含んでいる。ガントリはＸ線管を含んでおり、Ｘ線管は回転式ガントリの質量の大部分を占めている。ＣＴ管はカソードとアノードとの間の真空空間を横断してＸ線を発生する。Ｘ線を発生させるために真空空間を横断して大電圧ポテンシャルを生成し、電子を電子ビームの形態で放出することを可能にする。電子ビームはカソードからアノード内のターゲットまで放出される。電子の放出時に、カソード内に収容されているフィラメントに電流が流れることによりフィラメントは加熱されて白熱する。電子は高電圧ポテンシャルによって加速されて、ターゲットに衝突し、これにより急激に減速されてＸ線を放出する。高電圧ポテンシャルはＸ線管内、特にアノード内で大量の熱を発生する。
【０００４】
真空容器は典型的には、循環する冷却流体、例えば絶縁油で充填されたケーシングに封入されている。冷却流体はしばしば次の二つの作用を果たす。すなわち、真空容器を冷却すること、及びアノードとカソードとの間の高電圧絶縁を行なうことである。真空容器とケーシングに設けられている透過窓との間の界面では高温になっているので、冷却流体が沸騰し、冷却流体の性能が劣化する虞がある。また、流体内部に泡が形成して、流体を横断して高電圧電弧が発生する虞もある。電弧によって流体の絶縁能力が低下する。また、泡によって画像アーティファクトが生ずる場合があり、結果として画質が低下する。
【０００５】
典型的には、電子ビームのエネルギのうち一部がＸ線に変換され、残りの電子ビーム・エネルギはアノード内で熱エネルギに変換される。Ｘ線発生効率は本質的に低く、且つＸ線束を増大させたいという要求のため、散逸させなければならない熱負荷は増大する。熱エネルギは、Ｘ線管の真空容器内のその他の構成要素へ放射される。熱エネルギの一部は冷却流体を介して真空容器から除去される。電子ビーム内の電子の約４０％がアノードから後方散乱して、真空容器内部のその他の構成要素に衝突し、Ｘ線管をさらに加熱する。結果として、Ｘ線管の構成要素は高い熱応力を受けて、構成要素の寿命が短くなり、またＸ線管の信頼性が低下する。
【特許文献１】米国特許第６４３８２０８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術の冷却方法は主に、真空容器に収容されている構造内で冷却材（クーラント）を循環させることにより熱エネルギを速やかに散逸させることに頼っている。真空容器の外面の周囲を循環する冷却流体とは対照的に、クーラント流体は多くの場合には真空容器の内部で用いられる特殊な流体である。
【０００７】
Ｘ線管の電力が増大し続けるのに伴って、クーラントへの熱伝達速度がクーラントの熱束吸収能力を超える場合がある。後方散乱した電子がＸ線透過窓に衝突しないようにこれらの電子を電磁的に偏向させる他の方法も提案されている。しかしながら、これらのアプローチがエネルギの蓄積及び散逸をかなりの水準で可能にするという訳ではない。
【０００８】
熱エネルギ蓄積装置又は電子収集器（collector）をＸ線透過窓に結合して用いて、カソードとアノードとの間の後方散乱した電子を収集している。電子収集器は典型的には、単極Ｘ線管で具現化されている。Ｘ線透過窓は典型的には、ベリリウムのような小さい原子番号を有する材料で形成される。電子収集器及びＸ線透過窓への後方散乱した電子の衝突によって、これら後方散乱した電子はかなりの量の運動エネルギを保持しているためかなりの量の熱が発生される。
【０００９】
電子収集器を用いる場合には、収集器及び透過窓は、透過窓、及び透過窓と収集器との間の接合部を損傷し得る高温及び熱応力を防ぐように適切に冷却されている必要がある。透過窓及び収集器の表面が高温になるとクーラントの沸騰を引き起こす場合がある。沸騰したクーラントから発生される泡が透過窓を遮って、これにより画質を損なう可能性がある。さらに、クーラントが甚だしく沸騰するとクーラントが化学分解して、透過窓にスラッジを形成し、これもまた画質を劣化させる。
【００１０】
従って、Ｘ線管透過窓を冷却する改善された装置及び方法であって、走査速度の向上及び電力の上昇を可能にし、製造が比較的容易で、再構成画像のボケ及びアーティファクトを最小にする装置及び方法を提供する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、電子収集器本体を含むＸ線管用のＸ線管透過窓冷却アセンブリを提供する。電子収集器本体はＸ線管透過窓に熱的に結合されている。電子収集器本体は、クーラント入口及びクーラント出口を備えたクーラント回路を含んでいる。多数の熱交換装置をクーラント回路に結合し、これら交換装置を通過するクーラントの温度を低下させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態は幾つかの利点を与える。本発明の多数の実施形態によって与えられるかかる一つの利点は、電子収集器の内部に配置され多孔質材料で形成されていて、クーラントから熱エネルギを実効的に除去する冷却機構を設けたことである。多孔質材料は、後方散乱した電子から発生される実質的な量の熱エネルギを吸収する。
【００１３】
本発明の多数の実施形態によって与えられるもう一つの利点は、クーラントをＸ線管透過窓に向ける装置を設けたことである。クーラントをＸ線管透過窓に向けることにより、透過窓が効率的に冷却され、透過窓での付着物の形成が最小になり、また形成するや否や付着物は洗い流される。結果として、クーラントをＸ線管透過窓に向けることにより、再構成画像のボケ及びアーティファクトが最小になる。
【００１４】
本発明自体及び付随する利点は、添付図面と共に以下の詳細な説明を参照することにより最も十分に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明をさらに完全に理解するために、添付図面に詳細に図示されており本発明の実例として以下に記載されている実施形態を今から説明する。
【００１６】
計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム内のＸ線管透過窓を冷却するアセンブリに関して本発明を説明するが、以下の装置及び方法は、様々な目的に合わせて構成することが可能であり、以下の応用に限らない。すなわち、ＭＲＩシステム、ＣＴシステム、放射線治療システム、フルオロスコピィ・システム、Ｘ線イメージング・システム、超音波システム、血管撮影システム、核医学イメージング・システム、磁気共鳴スペクトロスコピィ・システム、及び当技術分野で公知のその他の応用等である。
【００１７】
以下の説明では、構成された一実施形態について様々な動作パラメータ及び構成要素を説明する。これら特定のパラメータ及び構成要素は実例として掲げられており、限定を意味するものではない。
【００１８】
また、以下の記載で「衝突する」という用語は、他の物体に直接突き当たる物体を指す。例えば、当技術分野で公知のように、電子ビームはＸ線管内のアノードのターゲットに衝突する。電子ビームは、ビーム内の電子がターゲットに突き当たるようにターゲットに向けられる。同様に、クーラントは表面と突き当たるように表面に向けることができる。表面に向けられているクーラントは他の表面から反射したものであってもよい。「衝突する」という用語は、物体の表面上を流れるクーラント等のように他の物体と単に接触する物体を指すのではない。
【００１９】
加えて、「熱交換装置」という用語は、多孔質の本体、多孔質の要素、チャネル、ポケット、フィン・ポケット、冷却フィン、又は当技術分野で公知のその他熱交換装置を指していてよい。電子収集器本体に、１体よりも多い熱交換装置が存在していてよい。例えば、クーラント・チャネルは、内部に多孔質本体を収容していてよい。クーラントは、クーラント・チャネルを通過するときに多孔質本体を通過することができる。クーラント・チャネル及び多孔質本体は両方とも熱交換装置と見做される。。
【００２０】
図１には、本発明の実施形態によるＸ線管透過窓冷却アセンブリ１１を用いたマルチ・スライスＣＴイメージング・システム１０のブロック模式図が示されている。イメージング・システム１０は、Ｘ線管アセンブリ１４と検出器アレイ１６とを有するガントリ１２を含んでいる。Ｘ線管アセンブリ１４はＸ線発生装置又はＸ線管１８を有している。管１８は、Ｘ線ビーム２０を検出器アレイ１６に向かって投射する。管１８及び検出器アレイ１６は、並進動作が可能なテーブル２２の周囲を回転する。テーブル２２はアセンブリ１４と検出器アレイ１６との間でｚ軸に沿って並進して、ヘリカル・スキャンを実行する。患者ボア２６内の患者２４を透過した後のビーム２０は、検出器アレイ１６で検出される。検出器アレイ１６はビーム２０を受光すると投影データを生成し、この投影データを用いてＣＴ画像を作成する。
【００２１】
管１８及び検出器アレイ１６は中心軸２８の周りを回転する。ビーム２０は多数の検出器素子３０によって受光される。各々の検出器素子３０が、入射したＸ線ビームの強度に対応する電気信号を発生する。ビーム２０は患者２４を透過するにつれて減弱する。ガントリ１２の回転及び管１８の動作は制御機構３２によって制御される。制御機構３２は、管１８へ電力信号及びタイミング信号を供給するＸ線制御器３４と、ガントリ１２の回転速度及び位置を制御するガントリ・モータ制御器３６とを含んでいる。データ取得システム（ＤＡＳ）３８が検出器素子３０からのアナログ・データをサンプリングして、後続の処理のためにアナログ・データをディジタル信号へ変換する。画像再構成器４０が、サンプリングされてディジタル化されたＸ線データをＤＡＳ３８から受け取って、高速画像再構成を実行する。主制御器又はコンピュータ４２がＣＴ画像を大容量記憶装置４４に記憶させる。
【００２２】
コンピュータ４２はまた、操作コンソール４６を介して操作者から命令及び走査パラメータを受け取る。表示器４８が、操作者が再構成画像及びコンピュータ４２からのその他のデータを観測することを可能にする。操作者が供給した命令及びパラメータは、ＤＡＳ３８、Ｘ線制御器３４及びガントリ・モータ制御器３６の動作時にコンピュータ４２によって用いられる。加えて、コンピュータ４２はテーブル・モータ制御器５０を動作させて、ガントリ１２内で患者２４を配置するようにテーブル２２を並進させる。
【００２３】
Ｘ線制御器３４、ガントリ・モータ制御器３６、画像再構成器４０、コンピュータ４２及びテーブル・モータ制御器５０は、マイクロプロセッサを基本要素とするものであってよく、例えば中央処理ユニット、メモリ（ＲＡＭ及び／又はＲＯＭ）、並びに付設の入力バス及び出力バスを有するコンピュータ等を基本要素とする。Ｘ線制御器３４、ガントリ・モータ制御器３６、画像再構成器４０、コンピュータ４２及びテーブル・モータ制御器５０は、中央制御ユニットの一部であってもよいし、図示のように各々がスタンド・アロン型の構成要素であってもよい。
【００２４】
図２には、本発明の実施形態による冷却アセンブリ１１を組み入れたＸ線管アセンブリ１４の遠近図が図示されている。管アセンブリ１４はＸ線管１８及びハウジング・ユニット５２を含んでおり、ハウジング・ユニット５２は、クーラント・ポンプ５４と、アノード側端部５６と、カソード側端部５８と、中央部６０とを有している。中央部６０は、アノード側端部５６とカソード側端部５８との間に配置されている。Ｘ線管１８は、鉛で内張を施したケーシング６４の内部の流体室６２内に封入されている。流体室６２は典型的には、絶縁油等の流体で充填されているが、水又は空気を含めた他の流体を用いてもよい。流体はハウジング５２の全体を循環してＸ線管１８を冷却し、またＸ線管１８内部の高電荷からケーシング６４を絶縁することもできる。中央部６０の一方の側に放熱器６８が配置されており、冷却流体６６を冷却している。放熱器６８は、放熱器６８に接続されて動作して放熱器６８の上方に気流を供給するファン７０及び７２を有していてよい。ポンプ５４は、ハウジング５２、放熱器６８及び冷却アセンブリ１１を通して流体６６を循環させるために設けられている。Ｘ線管１８と連絡する電気的接続はアノード・ソケット７４及びカソード・ソケット７６を通じて提供される。ケーシング６４からのＸ線放出のためにケーシング透過窓７８が設けられている。
【００２５】
図３及び図４には、本発明の実施形態による冷却アセンブリ１１を組み入れたＸ線管１８の断面遠近図が示されている。Ｘ線管１８はターゲット８２を有する回転式アノード８０とカソード・アセンブリ８４とを含んでいる。カソード・アセンブリ８４は容器８６内部の真空内に配設されている。冷却アセンブリ１１はアノード８０とカソード８４との間に介設されている。
【００２６】
動作について説明する。電子ビーム９０が、中央空洞部９２を通ってアノード８０に向かって加速される。電子ビーム９０はターゲット８２上の焦点スポット９４に衝突して、高周波電磁波又はＸ線９６と残留エネルギとを発生する。残留エネルギはＸ線管１８内の各構成要素によって吸収される。Ｘ線９６は真空を通って冷却アセンブリ１１内のアパーチャ１００に向かう。アパーチャ１００はＸ線９６をコリメートし、これにより患者２４が受ける放射線量を減少させる。
【００２７】
残留エネルギは、アノード８０からの放射熱エネルギと、アノード８０から逸れて後方散乱した電子９８の運動エネルギとを含んでいる。運動エネルギは容器８６内の構成要素との衝突時に熱エネルギへ変換される。運動エネルギの一部は冷却アセンブリ１１によって吸収されて、アセンブリ１１を循環するクーラントに伝達される。
【００２８】
アパーチャ１００の内部には、Ｘ線９６の通過を効率的に可能にする材料で形成されているＸ線管透過窓１０２が配設されている。透過窓１０２は、接合部１０４において冷却アセンブリ１１にハーメチック・シールとして接合されている。透過窓１０２は、当技術分野で公知の真空鑞接工程又は真空溶接工程によってシールされていてよい。シール１０４は容器８６内に真空を保持するのに役立つ。また、アパーチャ１００内部にフィルタ１０６が装着されて、アノード８０と透過窓１０２との間に配設されている。透過窓１０２と同様に、フィルタ１０６も診断Ｘ線９６の通過を可能にする。
【００２９】
図４、図５及び図６について説明する。図５及び図６には、本発明の実施形態による冷却アセンブリ１１の前面図及び側面図が示されている。冷却アセンブリ１１は、第一のクーラント回路１１２を備えた電子収集器本体１１０を含んでいる。後方散乱した電子９８は、収集器本体１１０の内側側面１１３に衝突する。内側側面１１３は、後方散乱した電子９８の運動エネルギの大部分が収集器本体１１０に吸収されるようにビーム９０を包囲している。第一のクーラント回路１１２は、クーラント入口１１４と、第一のチャネル１１６と、フィン・ポケット１１８と、第二のチャネル１２０と、クーラント出口１２２とを含んでいる。クーラントは入口１１４を通って流入し、第一のチャネル１１６を通り、フィン・ポケット１１８内部の多数の冷却フィン１２４によって冷却され、第二のチャネル１２０を通った後に、出口１２２によって透過窓１０２に向けられる。
【００３０】
収集器１１０はクーラント側１２６と真空側１２８とを有している。クーラント側１２６は入口１１４及び出口１２２を含んでいる。図３及び図４に示すような本発明の一実施形態では、矢印１３０によって表わされているようにクーラントが第一のチャネル１１６に流入する。クーラント１３０は、収集器１１０の収集器外面１３６に設けられている開口１３４を覆って結合されている第一の外部管１３２を介して第一のチャネル１１６に流入する。図３及び図４の実施形態では、容器外面１３８は収集器表面１３６と同一平面上にある。本発明のもう一つの実施形態で、図４及び図５に示すように収集器１１０が容器８６から突出している場合には、第二の外部管１４０を収集器１１０の下側側面１４２に取り付けてもよい。
【００３１】
フィン・ポケット１１８は、透過窓１０２の上方の収集器１１０の単一の壁１４４の内部に配置されている。フィン・ポケット１１８をクーラント側１２６のみに設けることにより、従来技術の熱エネルギ蓄積装置のようにフィン１２４が真空側１２８に位置する収集器の側面に鑞接されることがなくなるので、真空漏れの虞が最小になる。フィンが収集器の一面に鑞接されて接ぎ目が形成される場合には、経時的に漏れを生ずる可能性がある。収集器１１０の単一の壁１４４にフィン１２４を組み入れることにより、真空側１２８では収集器１１０内部の接ぎ目をなくした結果として、真空漏れの可能性が小さくなっている。フィン・ポケット１１８を収集器１１０の多数の側面に設けてもよいし多数の位置に設けてもよいが、フィン・ポケットを上述のように配置することにより、製造の単純化を可能にすると共に効率的な熱エネルギ伝達を保つ。多数の冷却フィン１２４はオフセット（lanced offset）型冷却フィンとして図示されているが、当技術分野で公知のその他の形式の冷却フィン、又は高効率の拡張型冷却表面を用いてもよい。
【００３２】
出口１２２はクーラントをＸ線管１１８上の反射面１４６に向ける。反射面１４６は、図示のようにケーシング６４の透過装置１４８の一部であってもよいし、ケーシング内壁面１５０であってもよいし、又は当技術分野で公知の他の何らかの偏向面であってもよい。反射面１４６は、空間１５３を間に介在させてＸ線管透過窓表面１５２に対向して配置されている。クーラント１３０はフィン・ポケット１１８を通過し、次いで透過窓１０２に衝突して透過窓１０２を冷却するように出口１２２から反射面１４６で反射する方向に向けられる。空間１５３は様々な幅を有していてよく、またクーラント１３０が透過窓１０２に適当に衝突するように調節してよい。
【００３３】
出口１２２は、上述のフィン・ポケット１１８の断面積よりも小さい断面積を有する開口１５４を有している。開口１５４はクーラント流の方向に垂直に設けられており、クーラント１３０が出口１２２を通ってフィン・ポケット１１８から流出するにつれてクーラント１３０の速度が増大するようにしている。クーラント１３０の速度を増大させることにより、出口１２２はフィン・ポケット１１８と組み合わさってクーラント噴射口として作用し、透過窓１０２の冷却をさらに助ける。また、出口１２２の開口幅１５６は透過窓１０２の幅１５８と近似的に等しくする。クーラント１３０が幅１５８にわたって衝突して透過窓１０２の一様な冷却を可能にしている。
【００３４】
クーラント１３０の流れ方向を支援するガイド１６０を組み入れてもよい。ガイド１６０もまた、指定幅１６２によって示すように開口幅１５６や幅１５８と類似の幅を有していてよい。ガイド１６０は様々な形状、寸法及び形式であってよい。ガイド１６０は、図示のように収集器１１０から突出していてもよいし、又は収集器外面１６４と同一平面上になるように収集器１１０内に組み入れられていてもよい。
【００３５】
透過装置１４８はＸ線９６がケーシング６４を通過することを可能にする透過窓の形態にある。透過装置１４８はアルミニウム又は当技術分野で公知のその他の材料で形成されていてよい。
【００３６】
図５に最も分かり易く示すように、冷却アセンブリ１１内に、追加クーラント１７０を透過窓表面１５２を横断して流れる方向に向ける補助クーラント噴射口１６８を含む第二のクーラント回路１６６を組み入れてもよい。補助噴射口１６８はクーラント１７０を出口１２２からのクーラント１３０の流れと同じ方向に向けて、透過窓１０２へのクーラント流を増大させて、透過窓１０２の冷却を増大させる。補助噴射口１６８は様々な位置に位置してよく、また様々な配向を有していてよい。
【００３７】
冷却回路１１２及び１６６は、ポンプ５４からクーラント１３０を受け入れてもよいし、別々のポンプを介して受け入れてもよいし、又は当技術分野で公知の他の何らかのクーラント供給源から受け入れてもよい。
【００３８】
図７には、本発明のもう一つの実施形態によるＸ線管１１８の真空側１２８の外部に多孔質本体１７１を組み入れたＸ線管透過窓冷却アセンブリ１１′の前面図を示す。多孔質本体１７１は、熱交換器のような熱交換装置であって、ポケット１７２の内部に位置している。多孔質本体１７１は収集器１１０からの熱エネルギを吸収して、クーラント１３０に伝達する。多孔質本体１７１は、多孔質金属、多孔質グラファイト、当技術分野で公知の同様の特性を有する他の何らかの多孔質材料、又はこれらの何らかの組み合わせのような多孔質材料で形成されている。多孔質材料は、円１７４によって表わされている。多孔質本体１７１は、表面積が大きく熱伝達係数が高く、これによりかなりの量の熱エネルギを吸収することが可能になっている。多孔質本体１７１は、収集器１１０′の一体化された部分として形成されていてもよいし、図示のように収集器１１０′とは別個に形成されてポケット１７２の内部に位置していてもよい。
【００３９】
図８には、本発明のもう一つの実施形態によるＸ線管１８の真空側１２８に設けられている多孔質本体１７６を組み入れたＸ線管透過窓冷却アセンブリ１１″の上面図を示す。多孔質本体１７６は、電子収集器１１０″のクーラント・チャネル１７８の内部に位置している。多孔質本体１７６は、収集器本体１１０″と一体形成されていてもよいし、又は図示のようにチャネル１７８の内部に位置していてもよい。多孔質本体１７１の場合と同様に、多孔質本体１７６も上述のような１種以上の多孔質材料で形成されている。
【００４０】
図７及び図８の多孔質本体１７１及び１７６は、様々な寸法及び形状を有していてよく、また収集器本体１１０′及び１１０″において様々な位置に位置していてよい。収集器本体１１０′及び１１０″自体も１種以上の多孔質材料で形成されていてもよい。
【００４１】
図９には、本発明の実施形態に従ってＸ線管１８を動作させる方法を示す論理的流れ図が示されている。
【００４２】
ステップ１８０では、前述のようにして電子ビーム９０を発生させる。
【００４３】
ステップ１８２では、Ｘ線９６を発生させるように電子ビーム９０をターゲット８２に向けて衝突させる。
【００４４】
ステップ１８４では、透過窓１０２を通過する方向にＸ線９６を向けるが、これにより、透過窓１０２の温度が上昇する。後方散乱した電子９８もまた透過窓１０２に衝突して透過窓１０２の温度をさらに高める。
【００４５】
ステップ１８６では、フィン・ポケット１１８、多孔質本体１７１又は多孔質本体１７６のような多数の熱交換装置にクーラント１３０を通して、透過窓１０２に衝突して透過窓１０２を冷却するように反射面１４６に向ける。
【００４６】
ステップ１８８では、第二の冷却回路１６６を介して追加のクーラント１７０を透過窓１０２に向けて横断させてよい。
【００４７】
以上の各ステップは例示的説明のためのものであり、各ステップを同期的に実行してもよいし、又は応用に応じて異なる順序で実行してもよい。
【００４８】
本発明は、多数の熱交換装置を有し、これにより冷却を改善するＸ線発生装置用透過窓冷却系を提供する。本発明の一実施形態は、多孔質材料で形成された本体を有する電子収集器を提供し、この多孔質材料はさらに、増大した冷却を提供する。クーラントはＸ線管透過窓に向けられて透過窓を横断し、透過窓での付着物の形成を防ぐと共に油分の滞留時間を短縮し、これにより、油分スラッジの蓄積を防ぐ。透過窓は効率的に冷却され、存在する付着物は透過窓から分離されて洗い流され、これにより、再構成画像のボケ及びアーティファクトを最小にする。熱エネルギ蓄積装置の真空側に冷却用ポケットを設けないようにしたので、漏れ及び粒子汚染の機会が減少する。
【００４９】
以上に説明した装置及び方法は、当業者であれば当技術分野で公知の様々な応用及びシステムに合わせて構成することが可能である。また、以上に述べた発明は本発明の真意の範囲から逸脱せずに変形することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態によるＸ線管透過窓冷却アセンブリを用いたマルチ・スライスＣＴイメージング・システムのブロック模式図である。
【図２】本発明の実施形態によるＸ線管透過窓冷却アセンブリを組み入れたＸ線管アセンブリの遠近図である。
【図３】本発明の実施形態によるＸ線管透過窓冷却アセンブリを組み入れたＸ線管の断面遠近図である。
【図４】本発明の実施形態によるＸ線管透過窓冷却アセンブリを組み入れたＸ線管の拡大断面遠近図である。
【図５】本発明の実施形態によるＸ線管透過窓冷却アセンブリの上面図である。
【図６】本発明の実施形態によるＸ線管透過窓冷却アセンブリの前面図である。
【図７】本発明のもう一つの実施形態によるＸ線管の真空側の外部に多孔質本体を組み入れたＸ線管透過窓冷却アセンブリの前面図である。
【図８】本発明のもう一つの実施形態によるＸ線管の真空側に多孔質本体を組み入れたＸ線管透過窓冷却アセンブリの上面図である。
【図９】本発明の実施形態に従ってＸ線発生装置用Ｘ線管透過窓冷却アセンブリを動作させる方法を示す論理的流れ図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  マルチ・スライスＣＴイメージング・システム
１１、１１′、１１″  Ｘ線管透過窓冷却アセンブリ
１２  ガントリ
１４  Ｘ線管アセンブリ
１６  検出器アレイ
１８  Ｘ線管
２０  Ｘ線ビーム
２４  患者
２６  患者ボア
２８  中心軸
３０  検出器素子
３２  制御機構
４８  表示器
５２  ハウジング・ユニット
５４  クーラント・ポンプ
５６  アノード側端部
５８  カソード側端部
６０  中央部
６２  流体室
６４  ケーシング
６６  冷却流体
６８  放熱器
７０、７２  ファン
７４  アノード・ソケット
７６  カソード・ソケット
７８  ケーシング透過窓
８０  アノード
８２  ターゲット
８４  カソード・アセンブリ
８６  真空容器
９０  Ｘ線ビーム
９２  中央空洞部
９４  焦点スポット
９６  Ｘ線
９８  後方散乱した電子
１００  アパーチャ
１０２  Ｘ線管透過窓
１０４  接合部
１０６  フィルタ
１１０、１１０′、１１０″  電子収集器本体
１１２  第一のクーラント回路
１１３  内側側面
１１４  クーラント入口
１１６  第一のチャネル
１１８  フィン・ポケット
１２０  第二のチャネル
１２２  クーラント出口
１２４  冷却フィン
１２６  クーラント側
１２８  真空側
１３０  クーラント
１３２  第一の外部管
１３４  開口
１３６  収集器外面
１３８  容器外面
１４０  第二の外部管
１４２  収集器下側側面
１４４  収集器の単一の壁
１４６  反射面
１４８  透過装置
１５０  ケーシング内壁面
１５２  Ｘ線管透過窓表面
１５３  空間
１５４  開口
１５６  開口幅
１５８  透過窓の幅
１６０  ガイド
１６２  ガイド幅
１６４  収集器外面
１６６  第二のクーラント回路
１６８  補助クーラント噴射口
１７０  追加クーラント
１７１、１７６  多孔質本体
１７２  ポケット
１７４  多孔質材料
１７８  クーラント・チャネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005135908.tif 000011
【外国語明細書】
2005135908000001.pdf